单阶段体系的概念最初是Holmes与Houtermans于1946年针对方铅矿中的铅同位素演化分别构想出来的，他们提出方铅矿的铅同位素由两部分构成，第一部分是处于岩石系统中且自地球形成以来一直保持U与Pb的封闭，直到其分离出的物质形成方铅矿（

时）；第二部分是方铅矿本身，它基本不含铀，自形成后直到现今没有放射成因铅的积累。方铅矿的铅同位素演化如图所示：

方铅矿单阶段铅同位素演化示意图

图中的地球年龄是对球粒陨石中球粒及基质U-Pb同位素系统分析得到的，年龄T为约45.60亿年；地球形成时的初始铅同位素组成以美国亚利桑那Diablo大峡谷中铁陨石中含铀量极低的陨硫铁为代表，其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值分别为9.307、10.294；如果所分析的方铅矿为单阶段体系，

时从岩石中分离时，其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb组成由下列式子所决定：

(1)

(2)

式（1）、式（2）中的λ₂₃₈、λ₂₃₅分别为²³⁸U、²³⁵U的衰变常数，当测定出方铅矿的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb或²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb的比值时，因现今²³⁸U/²³⁵U在地球中均为137.88，式（1）、式（2）两端相除可解得

，即得到方铅矿单阶段体系的模式年龄。

与方铅矿单阶段体系类似，大陆地壳岩石¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd比值多数分布于0.09～0.13，假定它们最初起源于亏损地幔，进入地壳后演化到现在，而由其¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值可计算出单阶段系统的Nd亏损地幔模式年龄或地壳存留年龄。对于全岩Lu-Hf同位素系统，大陆地壳岩石的¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf比值多数分布于0.009～0.015，与Nd亏损地幔模式年龄类似，由其¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf、¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值可计算出单阶段体系的Hf亏损地幔模式年龄。